CN1815644A - 多层陶瓷电容器及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一种多层陶瓷电容器的形成方法，包括步骤：提供电容陶瓷体，包含多层介电陶瓷层以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极；形成外部电极于电容陶瓷体外，并电连接于部分的内部电极；覆盖导电层于外部电极；其中，内部电极与外部电极包含贱金属，导电层包含贵金属。

Description

多层陶瓷电容器及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种多层陶瓷电容器及其形成方法，特别是涉及一种可防止氧化又成本低廉的多层陶瓷电容器及其形成方法。

背景技术

多层陶瓷电容器(Multi-Layer Ceramic Capacitor，MLCC)具有高容量、高稳定性、无极性等优点，随着电子产品朝向小型化、轻量化、高性能及高密度化的发展趋势下，已成为电子电路设计上不可或缺的元件。特别是多层陶瓷电容器(MLCC)具有高频使用时损失率低以及易于芯片化等特性，近年来已广泛应用于高频电路产品与携带性电子产品，例如是移动电话、笔记型计算机、数字相机。

多层陶瓷电容器(MLCC)是利用介电陶瓷材料，将多层电极薄板藉由印刷堆栈技术而形成，其中，各层间的电极以交互错开的型式排列而形成并联电路，如此，经由增加电极面积来达到提高电容量正是多层陶瓷电容器基本设计原理所在。

多层陶瓷电容器(MLCC)所使用的介电陶瓷材料为钛酸钡(化学式：BaTiO3)的结构，依特性来分，可分为第一类(TYPE I)，亦称为温度补偿型；第二类(TYPE II)，亦称为高K型。最常用的第一类介电材料为COG(亦称NPO)，其特征为低介电常数，低损失因素，高Q值，电容稳定性良好，电容值对温度的变化率相当低，因此常使用于LC谐振电路或需要高稳定性的电路设计；第二类又可分为中介电常数及高介电常数两种，其代表分别为X7R及Y5V，此类的电容器，其电容值受温度的影响很大且变化为非线性，因此适用于IC电路的耦合(coupling)或旁路(bypass)等设计。

现有多层陶瓷电容器的电极材料主要分为两种：贵金属与贱金属。贵金属，例如是银(Ag)以及钯(Pd)，其导电性佳，但是却属于稀有材料所以价格昂贵。贱金属，例如是铜(Cu)以及镍(Ni)，其价格便宜，但是导电性较低，且易于氧化，所以相对在材料技术、工艺设备上必须具有相当水准才能制造。

图1绘示传统多层陶瓷电容器焊接于小型基板上的侧视图。请参照图1，现有多层陶瓷电容器(MLCC)10外部电极通常会再电镀一层镍(Ni)及锡(Sn)11，并利用锡膏20焊接于小型基板30上。之后，焊接有多层陶瓷电容器的小型基板，例如是IC构装结构40或模块，会再进一步地焊接至基板上组装。

然而，锡焊料20于第二次焊接时易熔化，极易导致传统多层陶瓷电容器10移位或脱落。甚至，于树脂封装的模块内，电容器两端的锡焊料20熔化且流入多层陶瓷电容器10底部的空隙21，更会导致传统多层陶瓷电容器10短路。此一问题影响甚巨不容忽视。此外，当需要利用打线接合(Wire-bonding)技术把金属线直接固定在现有多层陶瓷电容器的外部电极(11)时，由于锡(Sn)的结构强度较弱，因此会有容易脱落的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种多层陶瓷电容器及其形成方法，其内部电极与外部电极采用贱金属，且覆盖于外部电极的导电层采用贵金属，同时具有导电特性佳、可防止氧化、结构强度高且成本低廉的优点。

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种多层陶瓷电容器及其形成方法，其外部的导电层不采用锡金属，而采用熔点较高，于第二次焊接时不会熔化的贵金属。

根据本发明的目的，提出一种多层陶瓷电容器的形成方法，包括步骤：提供电容陶瓷体，包含多层介电陶瓷层以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极；形成外部电极于电容陶瓷体外，并电连接于部分的内部电极；覆盖导电层于外部电极；其中，内部电极与外部电极包含贱金属，导电层包含贵金属。

根据本发明的目的，还提出一种多层陶瓷电容器包括：电容陶瓷体、外部电极以及导电层。电容陶瓷体包含多层介电陶瓷层以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极。外部电极形成于电容陶瓷体外，并与部分的内部电极电连接，导电层覆盖外部电极。其中，内部电极与外部电极包含贱金属，导电层包含贵金属。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。

附图说明

图1绘示传统多层陶瓷电容器焊接于小型基板上的侧视图。

图2绘示依照本发明一优选实施例的多层陶瓷电容器的结构的剖面图。

图3绘示依照本发明的一优选实施例的多层陶瓷电容器的形成方法的流程图。

简单符号说明

10：现有多层陶瓷电容器

20：锡膏

30：小型基板

40：IC构装结构

100：多层陶瓷电容器

110：电容陶瓷体

111：内部电极

112：介电陶瓷层

120：外部电极

130：阻挡层

140：导电层

具体实施方式

本发明的主要构想是采用贱金属材料制造多层陶瓷电容器内的金属部分，同时采用贵金属材料制造多层陶瓷电容器表面会与空气接触的金属部分。基于现有仪器与技术，融合贵金属材料与贱金属材料的优点，且摒除两者的缺点。以下举一优选实施例作详细说明，然此实施例仅为本发明的发明精神下的一种实施方式，并不会对本发明的欲保护范围进行限缩。

请参照图2，其绘示依照本发明一优选实施例的多层陶瓷电容器的结构的剖面图。本实施例的多层陶瓷电容器(Multi-Layer Ceramic Capacitor，MLCC)100包括电容陶瓷体(Capacitor body)110、外部电极(externalelectrode)120以及导电层140。电容陶瓷体110包含多层介电陶瓷层112以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极111。外部电极120形成于电容陶瓷体110外，并与部分的内部电极111电连接，导电层140覆盖外部电极120。其中，内部电极111与外部电极120包含贱金属，导电层140包含贵金属。

进一步地说，内部电极111与外部电极120包含贱金属，而贱金属例如是铜(Cu)或镍(Ni)，贱金属也可以是包含铜以及镍其中任一种，或者是包含有二者的合金。优选的是，外部电极120包含铜铍合金(Copper Beryllium Alloy，CBA)。另一方面，导电层140包含贵金属，而贵金属例如是银(Ag)或钯(Pd)，贵金属也可以是银以及钯其中任一种，或者是包含有二者的合金。

再者，多层陶瓷电容器100还包括一阻挡层(barrier layer)130，位于外部电极120与导电层140之间。优选的是，阻挡层140包含镍(Ni)。

本实施例的多层陶瓷电容器的形成方法包括下列步骤：提供一电容陶瓷体，包含多层介电陶瓷层(Dielectric Ceramic Layer)以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极；形成一外部电极于电容陶瓷体外，并电连接于部分的内部电极；覆盖一导电层于外部电极；其中，内部电极与外部电极包含一贱金属，导电层包含一贵金属。

图3绘示依照本发明的一优选实施例的多层陶瓷电容器的形成方法的流程图。请同时参照图2及3，本实施例的多层陶瓷电容器的形成方法包括下列步骤S101～S103。在步骤S101中，提供电容陶瓷体110，包含多层介电陶瓷层112以及沿着介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极111，如图2所示。其中，内部电极111包含贱金属。

在步骤S102中，形成外部电极120于电容陶瓷体1外，并电连接于部分的内部电极111，外部电极120包含贱金属。步骤S102的详细步骤描述如下：首先沾附(Dipping)含有贱金属的导电树脂材料于电容陶瓷体110，之后以500～1000℃烘烤固化导电树脂材料以形成一外部电极120。如此一来，外部电极120包含贱金属，而贱金属例如是铜(Cu)或镍(Ni)，贱金属也可以是包含铜以及镍其中任一种，或者是包含有二者的合金。优选的是，外部电极120包含铜铍合金。举例来说，当导电树脂材料采用铜胶，则以500～1000℃烘烤固化后的外部电极120含有铜。

本实施例可以于在步骤S102之后，电镀一阻挡层130于外部电极120上。优选的是，阻挡层130包含镍。阻挡层130包覆于外部电极120，以保护外部电极并防止氧化。

最后，在步骤S103中，覆盖导电层140于外部电极120，导电层140包含贵金属，其详细步骤描述如下。首先，沾附(Dipping)导电材料，之后，烘烤固化(Curing)导电材料，用以覆盖导电层140于外部电极120。若形成阻挡层130于外部电极120时，则导电层140覆盖于阻挡层130。其中，导电层140包含贵金属，而贵金属例如是银(Ag)或钯(Pd)，贵金属也可以是银以及钯其中任一种，或者是包含有二者的合金。

以下提供几种本实施例的多层陶瓷电容器的导电层140的形成方法，然此些实施方式并不会对本发明的欲保护范围进行限缩。

实施方式一

本实施方式提供一种形成包含贵金属的导电层，用以覆盖包含贱金属的外部电极的方法，其详细步骤描述如下。首先，沾附(Dipping)树脂型银胶于外部电极120。之后，以低于250℃的温度烘烤固化(Curing)树脂型银胶，藉此形成包含银的树脂型导电层(epoxy type termination)于多层陶瓷电容器100的外部。

由于银熔点高再焊性佳，即便是历经第二次焊接，也不会熔融，可有效避免多层陶瓷电容器100于再次焊接时发生移位、脱落或短路的问题。再加上，银的抗氧化性佳，正好可以保护以贱金属形成外部电极120与内部电极111的多层陶瓷电容器100。

基于上述优点，利用此法制成的多层陶瓷电容器适用于二次焊接的表面安装技术(Surface Mounting Technique，SMT)的封装工艺。

实施方式二

本实施方式与上述实施方式不同之处在于银胶成分以及其固化流程，其详细步骤描述如下。首先，沾附(Dipping)玻璃型银胶，且玻璃型银胶包含银、压克力树脂与玻璃时。之后，于氮气环境下并以高于550℃的温度烘烤固化玻璃型银胶，以避免含有贱金属的外部电极在高温下烧灼而灰化。藉此，形成包含银的玻璃型导电层(glass type termination)于多层陶瓷电容器100的外部。

优选的是，最后，以细陶瓷粉末混合多层陶瓷电容器，并以此混合型态进行震荡抛光，用以打磨抛光(polish)玻璃型导电层。

同样地，基于银具有再焊性佳与抗氧化性好的优点，利用此法制成的多层陶瓷电容器适用于表面安装技术(Surface Mounting Technique，SMT)的封装工艺。

进一步地说，由于玻璃型银胶所形成的导电层与外部电极的安装性极佳，且经由打磨抛光之后导电层表面很光滑，因此，利用本实施方式制成的多层陶瓷电容器亦适用于打线接合(Wire-bonding)的封装工艺。

实施方式三

此实施方式与上述实施方式不同之处仅在于银胶成分，以及固化流程，其详细步骤描述如下。首先，沾附(Dipping)玻璃型银胶，且玻璃型银胶包含银、乙酰纤维素与玻璃时。之后，于纯氮气环境下加热烘烤玻璃型银胶，于400℃加入微量氧气，用以裂解乙酰纤维素。安装，于氮气环境下，将玻璃型银胶加热至550℃以上，藉此形成包含银的玻璃型导电层(glass typetermination)于多层陶瓷电容器100的外部。

同样地，利用本实施方式制成的多层陶瓷电容器适用于表面安装技术(Surface Mounting Technique，SMT)的封装工艺，亦适用于IC封装产业的引线接合(Wire-bonding)的封装工艺。

本发明上述实施例所揭露的多层陶瓷电容器及其形成方法，其内部电极与外部电极采用贱金属，且覆盖于外部电极的导电层采用贵金属，同时具有导电特性佳、可防止氧化且成本低廉的优点。再者，其外部的导电层采用熔点较高，于第二次焊接时不会熔化的贵金属，使得本实施例的多层陶瓷电容器的再焊性佳，适合进一步地封装，例如是表面安装技术(SMT)的封装工艺。此外，利用玻璃型导电材料固化形成的导电层，经过打磨抛光之后，适用于引线接合(Wire-bonding)的封装工艺。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (19)

1.一种多层陶瓷电容器的形成方法，包括步骤：

提供一电容陶瓷体，包含多层介电陶瓷层以及沿着该些介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极；

形成一外部电极于该电容陶瓷体外，并电连接于部分的该些内部电极；以及

覆盖一导电层于该外部电极；

其中，该些内部电极与该外部电极包含贱金属，该导电层包含贵金属。

2.如权利要求1所述的形成方法，其中该形成一外部电极于该电容陶瓷体外的步骤包括：

沾附含有该贱金属的一导电材料于该电容陶瓷体；以及烘烤固化该导电材料以形成一外部电极。

3.如权利要求1所述的形成方法，其中该贱金属包含铜。

4.如权利要求1所述的形成方法，其中该贱金属包含镍。

5.如权利要求1所述的形成方法，其中该外部电极包含铜铍合金。

6.如权利要求1所述的形成方法，其中该形成一外部电极于该电容陶瓷体外的步骤之后还包括：

电镀一阻挡层于该外部电极上。

7.如权利要求6所述的形成方法，其中该阻挡层包含镍。

8.如权利要求1所述的形成方法，其中该覆盖一导电层于该外部电极的步骤还包括：

沾附一导电材料；以及

烘烤固化该导电材料以覆盖一导电层于该外部电极。

9.如权利要求8所述的形成方法，其中当该导电材料一树脂型银胶时，该烘烤固化的步骤以实质上低于250℃的温度进行。

10.如权利要求8所述的形成方法，其中当该导电材料一玻璃型银胶，且该玻璃型银胶包含银、压克力树脂与玻璃时，该烘烤固化的步骤氮气环境下并以高于550℃的温度烘烤。

11.如权利要求8所述的形成方法，其中当该导电材料一玻璃型银胶，且该玻璃型银胶至少包括银、乙酰纤维素与玻璃时，该烘烤固化的步骤还包括：

于纯氮气环境下加热烘烤该玻璃型银胶；

于400℃加入氧气；以及

于纯氮气环境下，将该玻璃型导电材料加热至550℃以上，藉此固化该玻璃型导电材料以形成该导电层。

12.如权利要求1所述的形成方法，其中该覆盖一导电层于该外部电极的步骤之后还包括：

以细陶瓷粉末混合该多层陶瓷电容器，并进行震荡抛光；以及

将该导电层打磨抛光。

13.一种多层陶瓷电容器，包括：

一电容陶瓷体，包含多层介电陶瓷层以及沿着该些介电陶瓷层的表面形成的多层内部电极；及

一外部电极，形成于电容陶瓷体外，并与部分的该些内部电极电连接；

一导电层，覆盖该外部电极；

其中，该些内部电极与该外部电极包含贱金属，该导电层包含贵金属。

14.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中该多层陶瓷电容器还包括一阻挡层，位于该外部电极与该导电层之间。

15.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中该阻挡层包含镍。

16.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中该贱金属包含铜。

17.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中该贱金属包含镍。

18.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中该外部电极包含铜铍合金。

19.如权利要求13所述的多层陶瓷电容器，其中该贵金属包含银。

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